一種藍玻璃紅外截止濾光片切割砂輪的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于一種藍玻璃紅外截止濾光片切割砂輪的制備方法，金屬結(jié)合劑各原材料采用超細粒度粉末，對金剛石有著更好的把持力，可以提高砂輪壽命及切割速度；采用三維混料機預(yù)混+超聲濕混的復(fù)合混料工藝，保證了砂輪的質(zhì)量穩(wěn)定性及砂輪切割性能的一致性；結(jié)合劑中添加一定量的碳化硼、二硼化鈦，不參與燒結(jié)，切割過程中，能從結(jié)合劑中及時脫落，不僅提升了砂輪鋒利性，提高了砂輪的穩(wěn)定切割能力，實現(xiàn)了切割過程免修刀，同時由于這兩種物質(zhì)硬度較高，也起到了輔助切割的效果，提高了金剛石砂輪的切割能力；采用“復(fù)壓”工藝，對熱壓燒結(jié)得到的砂輪毛坯進行了強化處理，提升了砂輪的密度、剛性以及強度，進一步保證了砂輪的機械性能。
【專利說明】
一種藍玻璃紅外截止濾光片切割砂輪的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明屬于超硬材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種藍玻璃紅外截止濾光片切割砂輪的制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著智能手機、可拍照平板電腦、數(shù)碼相機等電子產(chǎn)品對攝影質(zhì)量要求的不斷提升，鏡頭像素越來越高，目前800M像素、甚至1500M像素以上高端鏡頭已成為市場的主流。據(jù)估計，到2016年，800萬以上像素智能手機出貨量將達到7.5億只，占智能手機整體出貨量的比例將上升到70%以上。
[0003]藍玻璃紅外截止濾光片作為800M以上像素高端鏡頭模組的核心部件，位于攝像頭中光學(xué)棱鏡之后、CMOS傳感器之前，能夠通過“吸收”的方式，有效將入射光中的紅外線濾除掉，避免紅外光引起的靶面虛像和顏色失真，從而獲得更好的成像效果。
[0004]藍玻璃紅外截止濾光片制備工藝復(fù)雜，玻璃因添加氧化鈷等大量夾雜而呈現(xiàn)藍色，同時使得玻璃具有吸收紅外線的功能，但大量夾雜的存在也導(dǎo)致藍玻璃紅外截止濾光片非常脆，切割時極容易破碎，加之藍玻璃紅外截止濾光片厚度極薄，一般為〇.21?0.3mm， 精密切割難度非常大。上游廠商提供的藍玻璃紅外截止濾光片尺寸通常為35mmX 50mm、 75mm X 75mm等較大規(guī)格，而鏡頭模組中應(yīng)用的濾光片尺寸多為3mm X 3mm、5mm X 5mm等較小規(guī)格，因此應(yīng)用時需要對藍玻璃紅外截止濾光片進行切割。藍玻璃紅外截止濾光片屬精密光學(xué)元器件，對切割質(zhì)量的要求非?？量?切割崩口 <25wii，玻璃不能出現(xiàn)掉角、裂紋等問題，同時為提高效率，要求切割速度較快。目前，國內(nèi)外藍玻璃切割用金屬結(jié)合劑金剛石砂輪存在著切割崩口大、切割速度慢(<4mm/s)、切割不穩(wěn)定(易導(dǎo)致玻璃大崩口、掉角等)、砂輪質(zhì)量穩(wěn)定性差的問題，嚴重制約了藍玻璃濾光片切割質(zhì)量的提升。
[0005]目前，藍玻璃切割用金屬結(jié)合劑金剛石砂輪結(jié)合劑原材料粉末的粒度通常為50mi 左右，粒度較粗，燒結(jié)后結(jié)合劑對超細金剛石(M5/10及更細)的把持能力弱，金剛石易脫落， 大大降低了砂輪的切割能力及切割速度;砂輪制備過程中的混料工序多采用三維混料機混料，該工藝僅適合粒度較粗的原材料(各結(jié)合劑粉末、金剛石等)混合，對于細粒度粉料，由于顆粒間極易團聚、粉料流動性差，采用以上混料工藝難以混合均勻，進而導(dǎo)致砂輪組織不均勻、性能不穩(wěn)定，砂輪切割時易產(chǎn)生大切割崩口，此外砂輪批次間質(zhì)量也難以控制；金屬結(jié)合劑金剛石砂輪具有壽命長的優(yōu)點，但砂輪自銳性較差，加之藍玻璃濾光片切割過程中， 磨肩對結(jié)合劑的“磨蝕”能力低，因此砂輪更加不易自銳，砂輪使用過程中必須頻繁修刀，既降低了切割效率，同時也增加了工人工作強度。為提高砂輪的自銳性，常用的方法為添加石墨等潤滑性材料，如“金屬結(jié)合劑金剛石超薄砂輪切割釹鐵硼的可行性研究”(張元松等， 《礦冶工程》，2013年1月，第33卷，19?21頁)，其研究表明:添加石墨可以起到疏松胎體的作用，在切割過程中，易于金剛石的出刃，排肩。但由于石墨為片狀，不易均勻分散、易團聚，導(dǎo)致砂輪組織均勻性差、切割時存在塊狀脫落及斷裂風險，此外石墨本身不具磨削能力，無法提高細粒度金剛石砂輪磨削性能，因此，不適合應(yīng)用到金屬結(jié)合劑藍玻璃紅外截止濾光片切割砂輪中。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明的目的是提供一種藍玻璃紅外截止濾光片切割砂輪的制備方法。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種藍玻璃紅外截止濾光片切割砂輪的制備方法，包括以下步驟:(1)按比例稱取金屬結(jié)合劑和金剛石，放入三維混料機中，進行預(yù)混料，預(yù)混料時間為 0.5?1小時；隨后將預(yù)混料取出，加入乙醇，之后置于超聲波機中進行超聲濕混，超聲濕混時間為2?3小時，超聲濕混后的混料置于真空烘箱內(nèi)烘干；(2)將步驟(1)得到的混合物投入模具型腔中，均勻攤料后，置于液壓機工作臺上，在壓力為600MPa?700MPa下保壓1?2s壓制成型，得到砂輪生坯；(3)將步驟(2)得到的砂輪生坯，置于石墨模具中，在熱壓燒結(jié)機中進行燒制，壓力為42 ?46MPa，先將砂輪生坯預(yù)熱至560?610°C，560?610°C下保溫3?5min，然后冷卻到室溫，得到砂輪毛坯；(4)將步驟(3)得到的砂輪毛坯置于液壓機工作臺上，在300MPa?400MPa、240°0300°C 下保持10?20s，之后取下砂輪毛坯，冷卻到室溫，得到復(fù)壓后的砂輪毛坯；(5)將步驟(4)得到的復(fù)壓后的砂輪毛坯進行內(nèi)外圓加工、研磨加工后，得到藍玻璃紅外截止濾光片切割砂輪成品。
[0008]優(yōu)選的，所述金屬結(jié)合劑和金剛石的重量比為92?96: 4?8。
[0009]優(yōu)選的，所述金屬結(jié)合劑由下述重量份數(shù)的原料組成:銅粉41?53份、錫粉15?20 份、鋅粉20?25份、氧化鋅6?12份、氧化鎂3~7份、碳化硼5?10份、二硼化鈦10?20份。[001 〇]優(yōu)選的，所述銅粉的粒度為1?5ym、錫粉的粒度為1?5ym、鋅粉的粒度為1?5ym、氧化鋅的粒度為1?5ym、氧化鎂的粒度為1?5ym、碳化硼的粒度為1?5ym、二硼化鈦的粒度為1?5y m〇[〇〇11] 優(yōu)選的，所述步驟(3)中砂輪生坯預(yù)熱時的升溫速率為20?30°C/min。[〇〇12]優(yōu)選的，所述步驟(1)中乙醇的加入重量為金屬結(jié)合劑和金剛石總重量的3~4倍。
[0013] 優(yōu)選的，所述金剛石粒度為M5/10或M4/8。[〇〇14]本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:(1)常規(guī)結(jié)合劑的原材料粉末粒度為50mi左右，粒度較粗，燒結(jié)后結(jié)合劑對超細金剛石(M5/10及更細)的把持能力弱，金剛石易脫落，大大降低了砂輪的切割能力及切割速度。本發(fā)明中金屬結(jié)合劑各原材料采用超細粒度粉末(1?5wii)，粉末比表面積更大，對金剛石的包裹作用更強，因此本發(fā)明結(jié)合劑對金剛石有著更好的把持力，可以提高砂輪壽命及切割速度。同時細粒度粉末有著更高的表面活性，更容易燒結(jié)，可以降低燒結(jié)溫度，節(jié)能減排。(2)本發(fā)明混料工藝為三維混料機預(yù)混+超聲濕混的復(fù)合混料工藝。粉料在三維混料機中預(yù)混后采用超聲濕混(濕混溶劑為酒精)，通過超聲使粉料產(chǎn)生強烈的震蕩、翻滾，保證了超細粒度粉料混合均勻，提升了砂輪的組織均勻性，進而保證了砂輪的質(zhì)量穩(wěn)定性及砂輪切割性能的一致性。(3)砂輪結(jié)合劑中添加一定量的碳化硼、二硼化鈦，不參與燒結(jié)，切割過程中，能從結(jié)合劑中及時脫落，不僅提升了砂輪鋒利性，提高了砂輪的穩(wěn)定切割能力，實現(xiàn)了切割過程免修刀，同時由于這兩種物質(zhì)硬度較高，也起到了輔助切割的效果，提高了金剛石砂輪的切割能力。(4)采用“復(fù)壓”工藝，對熱壓燒結(jié)得到的砂輪毛坯進行了強化處理，提升了砂輪的密度、剛性以及強度，進一步保證了砂輪的機械性能。
[0015]本發(fā)明提供的砂輪可以滿足藍玻璃紅外截止濾光片對切割崩口的要求，切割速度可以提高至6mm/s，砂輪質(zhì)量以及切割質(zhì)量穩(wěn)定，此外，實現(xiàn)了切割過程免修刀，提升了切割效率，砂輪壽命可以達到600m以上，使用壽命長。【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍不限于此。 [〇〇17] 實施例1一種藍玻璃紅外截止濾光片切割砂輪的制備方法，包括以下步驟:(1)按比例稱取金屬結(jié)合劑和金剛石，放入三維混料機中，進行預(yù)混料，混料時間為0.5 小時；隨后將預(yù)混料取出，加入無水乙醇，之后置于超聲波機中進行超聲濕混，超聲濕混時間為2小時(每次超聲20分鐘后暫停5分鐘，共超聲6次)，超聲濕混后的混料置于真空烘箱內(nèi)烘干；(2)將步驟(1)得到的混合物投入模具型腔中，均勻攤料后，置于液壓機工作臺上，在壓力為600MPa下保壓2s壓制成型，得到砂輪生坯；(3)將步驟(2)得到的砂輪生坯，置于石墨模具中，在熱壓燒結(jié)機中進行燒制，壓力為 46MPa，先將砂輪生坯預(yù)熱至610 °C (預(yù)熱時的升溫速率為30°C/min)，610 °C下保溫3min，然后冷卻到室溫，得到砂輪毛坯；(4)將步驟(3)得到的砂輪毛坯置于液壓機工作臺上，在300MPa、260°C下保持20s，之后取下砂輪毛坯，冷卻到室溫，得到復(fù)壓后的砂輪毛坯；(5)將步驟(4)得到的復(fù)壓后的砂輪毛坯進行內(nèi)外圓加工、研磨加工后，得到藍玻璃紅外截止濾光片切割砂輪成品。
[0018] 所述金屬結(jié)合劑和金剛石的重量比為92: 8。[〇〇19]所述金屬結(jié)合劑由下述重量份數(shù)的原料組成:銅粉41份、錫粉20份、鋅粉25份、氧化鋅6份、氧化鎂7份、碳化硼10份、二硼化鈦20份。
[0020]所述銅粉的粒度為1?5WI1、錫粉的粒度為1?5WI1、鋅粉的粒度為1?5WI1、氧化鋅的粒度為1?5wi1、氧化鎂的粒度為1?5wi1、碳化硼的粒度為1?5wi1、二硼化鈦的粒度為1?5wii。
[0021]所述步驟(1)中無水乙醇的加入重量為金屬結(jié)合劑和金剛石總重量的4倍。[〇〇22] 所述金剛石粒度為M5/10。
[0023]使用本實施例中制備的的砂輪切割藍玻璃紅外截止濾光片，完全滿足切割質(zhì)量要求，最大切割崩□為19WH，切割速度可達8mm/s，砂輪切割長度770m，使用壽命長，砂輪質(zhì)量及切割質(zhì)量穩(wěn)定。[〇〇24] 實施例2一種藍玻璃紅外截止濾光片切割砂輪的制備方法，包括以下步驟:(1)按比例稱取金屬結(jié)合劑和金剛石，放入三維混料機中，進行預(yù)混料，混料時間為1小時；隨后將預(yù)混料取出，加入無水乙醇，之后置于超聲波機中進行超聲濕混，超聲濕混時間為3小時(每次超聲20分鐘后暫停5分鐘，共超聲9次)，超聲濕混后的混料置于真空烘箱內(nèi)烘干；(2)將步驟(1)得到的混合物投入模具型腔中，均勻攤料后，置于液壓機工作臺上，在壓力為700MPa下保壓2s壓制成型，得到砂輪生坯；(3)將步驟(2)得到的砂輪生坯，置于石墨模具中，在熱壓燒結(jié)機中進行燒制，壓力為 42MPa，先將砂輪生坯預(yù)熱至560 °C (預(yù)熱時的升溫速率為20°C/min)，560 °C下保溫4min，然后冷卻到室溫，得到砂輪毛坯；(4)將步驟(3)得到的砂輪毛坯置于液壓機工作臺上，在400MPa、240 °C下保持18s，之后取下砂輪毛坯，冷卻到室溫，得到復(fù)壓后的砂輪毛坯；(5)將步驟(4)得到的復(fù)壓后的砂輪毛坯進行內(nèi)外圓加工、研磨加工后，得到藍玻璃紅外截止濾光片切割砂輪成品。
[0025] 所述金屬結(jié)合劑和金剛石的重量比為96: 4。[〇〇26]所述金屬結(jié)合劑由下述重量份數(shù)的原料組成:銅粉53份、錫粉15份、鋅粉20份、氧化鋅12份、氧化鎂3份、碳化硼5份、二硼化鈦10份。[〇〇27]所述銅粉的粒度為1?5WH、錫粉的粒度為1?5WH、鋅粉的粒度為1?5WH、氧化鋅的粒度為1?5wi1、氧化鎂的粒度為1?5wi1、碳化硼的粒度為1?5wi1、二硼化鈦的粒度為1?5wii。[〇〇28]所述步驟(1)中無水乙醇的加入重量為金屬結(jié)合劑和金剛石總重量的3倍。[〇〇29] 所述金剛石粒度為M4/8。
[0030]使用本實施例中制備的砂輪切割藍玻璃紅外截止濾光片，完全滿足切割質(zhì)量要求，最大切割崩□為14WH，切割速度可達6mm/s，砂輪切割長度690m，使用壽命長，砂輪質(zhì)量及切割質(zhì)量穩(wěn)定。[〇〇31] 實施例3一種藍玻璃紅外截止濾光片切割砂輪的制備方法，包括以下步驟:(1)按比例稱取金屬結(jié)合劑和金剛石，放入三維混料機中，進行預(yù)混料，混料時間為 0.75小時；隨后將預(yù)混料取出，加入無水乙醇，之后置于超聲波機中進行超聲濕混，超聲濕混時間為140分鐘(每次超聲20分鐘后暫停5分鐘，共超聲7次)，超聲濕混后的混料置于真空烘箱內(nèi)烘干；(2)將步驟(1)得到的混合物投入模具型腔中，均勻攤料后，置于液壓機工作臺上，在壓力為650MPa下保壓Is壓制成型，得到砂輪生坯；(3)將步驟(2)得到的砂輪生坯，置于石墨模具中，在熱壓燒結(jié)機中進行燒制，壓力為 44MPa，先將砂輪生坯預(yù)熱至590 °C (預(yù)熱時的升溫速率為25°C/min)，590 °C下保溫5min，然后冷卻到室溫，得到砂輪毛坯；(4)將步驟(3)得到的砂輪毛坯置于液壓機工作臺上，在360MPa、300°C下保持10s，之后取下砂輪毛坯，冷卻到室溫，得到復(fù)壓后的砂輪毛坯；(5)將步驟(4)得到的復(fù)壓后的砂輪毛坯進行內(nèi)外圓加工、研磨加工后，得到藍玻璃紅外截止濾光片切割砂輪成品。[〇〇32] 所述金屬結(jié)合劑和金剛石的重量比為95: 5。[〇〇33]所述金屬結(jié)合劑由下述重量份數(shù)的原料組成:銅粉50份、錫粉15份、鋅粉24份、氧化鋅1 〇份、氧化鎂4份、碳化硼6份、二硼化鈦19份。[〇〇34]所述銅粉的粒度為1?5WH、錫粉的粒度為1?5WH、鋅粉的粒度為1?5WH、氧化鋅的粒度為1?5wi1、氧化鎂的粒度為1?5wi1、碳化硼的粒度為1?5wi1、二硼化鈦的粒度為1?5wii。
[0035]所述步驟(1)中無水乙醇的加入重量為金屬結(jié)合劑和金剛石總重量的3倍。[〇〇36] 所述金剛石粒度為M4/8。
[0037]使用本實施例中制備的砂輪切割藍玻璃紅外截止濾光片，完全滿足切割質(zhì)量要求，最大切割崩□為16WH，切割速度可達6mm/s，砂輪切割長度750m，使用壽命長，砂輪質(zhì)量及切割質(zhì)量穩(wěn)定。
[0038]實施例4一種藍玻璃紅外截止濾光片切割砂輪的制備方法，包括以下步驟:(1)按比例稱取金屬結(jié)合劑和金剛石，放入三維混料機中，進行預(yù)混料，混料時間為0.5 小時；隨后將預(yù)混料取出，加入無水乙醇，之后置于超聲波機中進行超聲濕混，超聲濕混時間為160分鐘(每次超聲20分鐘后暫停5分鐘，共超聲8次)，超聲濕混后的混料置于真空烘箱內(nèi)烘干；(2)將步驟(1)得到的混合物投入模具型腔中，均勻攤料后，置于液壓機工作臺上，在壓力為680MPa下保壓1.5s壓制成型，得到砂輪生坯；(3)將步驟(2)得到的砂輪生坯，置于石墨模具中，在熱壓燒結(jié)機中進行燒制，壓力為 45MPa，先將砂輪生坯預(yù)熱至600 °C (預(yù)熱時的升溫速率為23°C/min)，600 °C下保溫5min，然后冷卻到室溫，得到砂輪毛坯；(4)將步驟(3)得到的砂輪毛坯置于液壓機工作臺上，在380MPa、280°C下保持15s，之后取下砂輪毛坯，冷卻到室溫，得到復(fù)壓后的砂輪毛坯；(5)將步驟(4)得到的復(fù)壓后的砂輪毛坯進行內(nèi)外圓加工、研磨加工后，得到藍玻璃紅外截止濾光片切割砂輪成品。[〇〇39] 所述金屬結(jié)合劑和金剛石的重量比為93: 7。[〇〇4〇]所述金屬結(jié)合劑由下述重量份數(shù)的原料組成:銅粉50份、錫粉15份、鋅粉24份、氧化鋅1 〇份、氧化鎂4份、碳化硼6份、二硼化鈦19份。[0041 ]所述銅粉的粒度為1?5ym、錫粉的粒度為1?5ym、鋅粉的粒度為1?5ym、氧化鋅的粒度為1?5wi1、氧化鎂的粒度為1?5wi1、碳化硼的粒度為1?5wi1、二硼化鈦的粒度為1?5wii。[〇〇42]所述步驟(1)中無水乙醇的加入重量為金屬結(jié)合劑和金剛石總重量的3倍。[〇〇43] 所述金剛石粒度為M5/10或M4/8。
[0044]使用本實施例中制備的砂輪切割藍玻璃紅外截止濾光片，完全滿足切割質(zhì)量要求，最大切割崩口為21wii，切割速度最快可達8mm/s，砂輪切割長度810m，使用壽命長，砂輪質(zhì)量及切割質(zhì)量穩(wěn)定。
【主權(quán)項】
1.一種藍玻璃紅外截止濾光片切割砂輪的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:(1)按比例稱取金屬結(jié)合劑和金剛石，進行預(yù)混料，預(yù)混料時間為0.5?1小時，隨后取 出，加入乙醇，之后進行超聲濕混，超聲濕混時間為2?3小時，超聲濕混后烘干；(2)將步驟(1)得到的混合物投入模具型腔中，均勻攤料后，置于液壓機工作臺上，在壓 力為600MPa?700MPa下保壓1?2s壓制成型，得到砂輪生坯；(3)將步驟(2)得到的砂輪生坯，置于石墨模具中，在熱壓燒結(jié)機中進行燒制，壓力為42 ?46MPa，先將砂輪生坯預(yù)熱至560?610°C，560?610°C下保溫3?5min，然后冷卻到室溫，得到 砂輪毛坯；(4)將步驟(3)得到的砂輪毛坯置于液壓機工作臺上，在300MPa?400MPa、240°0300°C 下保持10?20s，之后取下砂輪毛坯，冷卻到室溫，得到復(fù)壓后的砂輪毛坯；(5)將步驟(4)得到的復(fù)壓后的砂輪毛坯進行內(nèi)外圓加工、研磨加工后，得到藍玻璃紅 外截止濾光片切割砂輪成品。2.如權(quán)利要求1所述藍玻璃紅外截止濾光片切割砂輪的制備方法，其特征在于，所述金 屬結(jié)合劑和金剛石的重量比為92?96: 4?8。3.如權(quán)利要求1所述藍玻璃紅外截止濾光片切割砂輪的制備方法，其特征在于，所述金 屬結(jié)合劑由下述重量份數(shù)的原料組成:銅粉41?53份、錫粉15?20份、鋅粉20?25份、氧化鋅6? 12份、氧化鎂3~7份、碳化硼5?10份、二硼化鈦10?20份。4.如權(quán)利要求3所述藍玻璃紅外截止濾光片切割砂輪的制備方法，其特征在于，所述銅 粉的粒度為1?5wi1、錫粉的粒度為1?5ym、鋅粉的粒度為1?5ym、氧化鋅的粒度為1?5wi1、氧化 鎂的粒度為1?5wi1、碳化硼的粒度為1?5wi1、二硼化鈦的粒度為1?5ym。5.如權(quán)利要求1所述藍玻璃紅外截止濾光片切割砂輪的制備方法，其特征在于，所述步 驟(3 )中砂輪生坯預(yù)熱時的升溫速率為20?30 °C /min。6.如權(quán)利要求1所述藍玻璃紅外截止濾光片切割砂輪的制備方法，其特征在于，所述步 驟(1)中乙醇的加入量為金屬結(jié)合劑和金剛石總重量的3~4倍。7.如權(quán)利要求1所述藍玻璃紅外截止濾光片切割砂輪的制備方法，其特征在于，所述金 剛石粒度為M5/10或M4/8。
【文檔編號】B24D3/06GK106002650SQ201610354638
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月26日
【發(fā)明人】趙炯, 陳鋒, 陳恩厚, 王凍凍, 黎克楠
【申請人】鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司